Är detta en rimlig förklaring till att lösningen var sur?
Halloj!
Jag utförde en laboration idag där man skulle ta reda på vilka an- och katjoner en vattenlösning innehöll genom att utföra karaktäristiska tester och iakta förändringar. En observation som gjordes något sent var att lösningen var väldigt sur, typ pH=1 enligt universalindikatorn som jag använde, och detta behövde korrigeras under testerna med NaOH. Hur som helst visade det sig att lösningen innehöll I-, Br-, Cl-, Zn2+ och Bi3+.
Jag undrar nu varför lösningen var så sur. Min teori är att vismut(III) är en väldigt stor (stor atomradie) jon med hög laddning och därför kan (1) polarisera vattenmolekyler i omgivningen och (2) binda till ett antal vattenmolekyler runt sig. Jag tänkte därför att det borde uppstå någon typ av jämvikt där vattenmolekylerna bildar komplex med jonen (jag gissar på sex vattenmolekyler):
Men det här komplexet har en väldigt hög laddning och jag vet av erfarenhet att föreningar med höga laddningar är ostabila och därför enkelt reagerar med en till (eller flera?) vattenmolekyl:
Och detta skulle då sänka pH-värdet i lösningen. Är detta en rimlig förklaring till varför lösningen var sur?
Du är inne på rätt bana. Katjonerna kommer koordineras av vattenmolekyler, och under koordineringen kommer bindningarna mellan O-H polariseras ytterligare, med elektronerna ännu närmare syret. Detta då de elektroner som binder mellan metalljonen och syret kommer att attraheras till katjonen, liknande den induktiva effekten. På så vis surgörs protonerna på de koordinerande vattnen - vilket gör att protoner kan lämna och tas upp av en annan fri vattenmolekyl.
Det finns också ett generellt samband mellan radien hos partikeln och hur pass polariserade O-H bindningarna blir. Men i ditt fall behöver du titta på jonernas storlek (även om trenden är densamma hos atomerna). Ju kortare avståndet är mellan jonen och vattnet, desto större blir den elektronattraherande effekten från jonen - och desto surare blir vattnets protoner...
Det finns också ett generellt samband mellan radien hos partikeln och hur pass polariserade O-H bindningarna blir.
Vad är det för samband du syftar på här?
Är sådana här komplex något som alla katjoner i min lösning kunde skapa eller i praktiken bara vismut? Det känns på något sätt orimligt att pH:t skulle bli så lågt på grund av komplexbildning hos bara vismut. I min erfarenhet med aluminiumsalter brukar det bara bli något surare än neutralt. Men samtidigt vet jag inte vad koncentrationen vismut var i provet, utan jag kunde endast påvisa att det var närvarande.
naytte skrev:Det finns också ett generellt samband mellan radien hos partikeln och hur pass polariserade O-H bindningarna blir.
Vad är det för samband du syftar på här?
Förhållandet laddning/storlek hos jonen. Större laddning har större påverkan på elektrontätheten hos vatten, om du jämför t.ex. mono- och divalenta katjoner så attraherar divalenta mer.
Storleken hos jonen, motsvarande radien påverkar även den. Där mindre radie gör att vattnet kan komma "närmare", jon-syrebindningen blir kortare och elektronerna i denna bindning kan då betraktas som att de finns närmare jonen. Avståndet mellan atomkärnorna blir kortare, och då påverkas elektrontätheten hos vatten mer av en positiva jonen. Så det finns ett omvänt förhållande där kortare avstånd ger en starkare attraktion. Det är ett av skälen till att en större jon, t.ex. natrium, inte alls är så sur som en jon med liten jonradie som zinkjonen. Sedan tillkommer skillnaden i laddning hos jonen. Bidrag från elektronegativitet kan även användas för att förklara skillnader, samt även hur väl orbitalerna överlappar och mjuk/hårdhet hos jonen (men det är nog mest mellan joner om jag minns rätt).
Är sådana här komplex något som alla katjoner i min lösning kunde skapa eller i praktiken bara vismut? Det känns på något sätt orimligt att pH:t skulle bli så lågt på grund av komplexbildning hos bara vismut. I min erfarenhet med aluminiumsalter brukar det bara bli något surare än neutralt. Men samtidigt vet jag inte vad koncentrationen vismut var i provet, utan jag kunde endast påvisa att det var närvarande.
Alla joner som är lösta i vattnet har bildat komplex med vatten, eller något annat, som i sin tur interagerar med vatten (liknande en sammansatt jon). Det skapas en komplexbindning mellan jonen och vatten/hydroxidjoner. Dessa komplexbundna joner binder i sin tur till vattnet runt omkring med vätebindningar. Och beroende på jonen är dessa bindningar mer eller mindre lika metall/kovalent/jonbindningar.
Troligtvis påverkar både vismut och zink pH. Vismut har en högre laddning men större radie, jämfört med zink. För vilken jon som bidrar mest behöver du kolla upp de andra faktorernas bidrag, och så klart även koncentrationen av jonerna.
Men eftersom du inte känner till jonernas inbördes koncentrationer, salterna som användes eller hur lösningen skapades, blir det svårt att lista ut vilken katjon som bidrar mest till sänkningen av pH.
